用于水系锌离子电池（AZIBs）的钒基正极材料在大规模储能设备中备受关注，但其不良的周期稳定性以及在插入和提取过程中缓慢的Zn2+离子扩散速度阻碍了其进一步的商业应用。因此，开发晶体结构稳定、可快速储存Zn2+的钒基正极材料仍具有挑战性。
在此，北京理工大学张志攀团队报道了一种在AZIBs中具有优异电化学性能的正极材料，可同时提供高比容量（0.1 A g-1 时为 443.2 mAh g-1）和高平均电压平台（0.91 V），以及优异的能量密度（403.3 Wh kg-1）和功率密度（1533 W kg-1）。
研究显示，由于NCVO具有独特的开放式晶体结构，非活性层（[NaO6]和[CaO8]多面体）和活性层（[VO4]四面体）交替排列，在Zn2+ 插入过程中，[VO4]四面体的膨胀与非活性层的收缩很好地平衡。基于此其具有显著的长期循环稳定性（在10 A g-1 下循环5000 次和10000 次后，容量保持率分别为91.9%和80%）。
图1. NCVO正极在水系电解液中的电化学性能
总之，该工作合成了一种 NCVO 纳米线并首次证明了其作为 AZIB 正极材料的电化学性能。研究显示，NCVO 纳米线正极具有大容量、高工作电压和出色的循环稳定性，超过了大多数已报道的 ZIB 正极材料。
结果表明，NCVO 纳米线正极表现出低Zn2+ 扩散能垒和快速的 Zn2+ 扩散速率。此外， NCVO 纳米线在不同偏压下具有多色特性，组装后的 AZIB 还可用于自适应伪装器件。因此，该工作为开发具有长循环寿命的高性能 AZIB 提供了一种新的正极材料选择。
图2. 基于ECB的NCVO的应用及电化学性能研究
A Multi-Colored, Structure-Tolerant Vanadate Cathode for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2025 DOI: 10.1002/aenm.202404597
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